Abstrak —Pada sistem kelistrikan sering terjadi fenomena busur api (arc flash), sehingga memerlukan analisa untuk menjamin keselamatan pekerja. Analisa busur api dilakukan untuk menentukan kategori Personal Protective Equipment (PPE) terhadap bahaya busur api guna menjamin keselamatan pekerja dari paparan insiden energi yang terpancarkan. Metode analisa busur api secara umum menggunakan standard IEEE 1584-2002 untuk melakukan analisis bahaya busur api, dimana metode tersebut memerlukan banyak parameter yang diperlukan untuk menentukan kategori PPE setiap bus. Jika kelistrikan tersebut terdapat banyak bus, maka akan memakan banyak waktu untuk menentukan kategori PPE. Dengan menggunakan metode kurva batasan energi (energy boundary curve), untuk menentukan kategori PPE secara singkat dan lebih sederhana sesuai dengan ketentuan National Fire Protection Association (NFPA) 70E-2015 hanya memerlukan kurva karakteristik pengaman bus. Dimana kurva karakteristik pengaman bus akan dipotong dengan kurva batas energi, sehingga pada perpotongan kedua kurva tersebut dapat ditentukan kategori PPE yang diperlukan. Studi aktual mengenai simplifikasi analisa busur api dilakukan pada PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim. Pada hasil akhirnya, analisa busur api menggunakan metode kurva batas energi pada tiap bus dapat menentukan proses penentuan kategori PPE yang lebih singkat dan sederhana daripada menggunakan metode standard IEEE 1584-2002. Namun, menimbulkan perbedaan jarak batas aman (flash protection boundary), dikarenakan metode kurva batasan energi tidak memperhitungkan nilai insiden energi serta fault clearing time.
Kata Kunci —Busur Api, Kurva Batas Energi, Jarak Batas Aman, Personal Protective Equipment (PPE).

## I. PENDAHULUAN
ADA  sistem kelistrikan PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim ini terdapat pengembangan sistem dari sistem eksisting menjadi sistem Ultimate. Saat ini, digunakan sistem Ultimate dimana hanya terdapat 2 level tegangan yaitu 0,4 kV dan 6 kV. Hal ini bertujuan untuk menyederhanakan sistem dan pada sistem kelistrikan ini juga terdapat penambahan beban Open Access A dan Open Access B . Pada kondisi saat ini, pembangkitan pada PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim memiliki 4 buah generator yaitu 2 buah Generator Turbine Gas baru dengan kapasitas 2,25 MW dan 2 buah Diesel Engine Generator dengan kapasitas 1,2 MW, akibat adanya rencana pengembangan dan peluang penyempurnaan sistem dengan menambahkan generator gas turbine dengan memanfaatkan gas flare (tidak menggunakan natural gas) yang akan masuk pada bus 6 kV serta mempertimbangkan peninjauan ulang sistem kelistrikan yang stabil dan apabila terjadi gangguan pada sistem kelistrikan hingga terjadinya busur api ( arc flash ) para pekerja mendapatkan keamanan yang terjamin.
Adanya pengembangan dan penyempurnaan sistem kelistrikan PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim, maka dibutuhkan evaluasi lebih dalam agar terhindar dari gangguan-gangguan yang tidak diinginkan. Salah satu gangguan yang dapat mengancam keselamatan para pekerja di lapangan yaitu akibat bahaya busur api. Dari bahaya yang dapat ditimbulkan busur api, maka diperlukan sebuah metode untuk menganalisis fenomena busur api. Analisis busur api diperlukan dalam penentuan kategori peralatan perlindungan diri atau Personal Protective Equipment (PPE). Metode yang digunakan adalah menggunakan metode kurva batas energi. Dengan metode ini, dapat mempersingkat analisa penentuan kategori PPE berdasarkan dari nilai insiden energi yang dihasilkan oleh fenomena busur api.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Busur Api (Arc Flash) Arc flash adalah kondisi yang berbahaya akibat adanya pelepasan energi. Busur api listrik tersebut timbul karena adanya arus gangguan atau arcing fault pada sebuah sistem kelistrikan. Arcing fault merupakan arus gangguan yang mengalir melalui udara antara konduktor dengan konduktor atau konduktor dengan tanah. Arus tersebut menciptakan sebuah plasma busur listrik dan melepaskan sejumlah energi yang berbahaya.

## Simplifikasi Analisa Bahaya Arc Flash Menggunakan Metode Kurva Batasan Energi pada PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim
Pande Aji Seta Kusalya, Margo Pujiantara, dan Ontoseno Penangsang Departemen Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : margo@ee.its.ac.id
P
Tabel 1. Data Jarak Celah Bus Kelas Peralatan Jarak celah antar konduktor (mm) 15kV Switchgear 153 5kV Switchgear 102 Low voltage switchgear 32 Low voltage MCCs and panelboards 25 Cable 13 Other Not required Tabel 2. Data Parameter yang Dibutuhkan untuk Perhitungan Insiden Energi Level Tegangan (kV) Jenis Peralatan Jarak celah antar konduktor (mm) Jarak Exponent Jarak Kerja (mm) 0,208 - 1 Open air 10-40 2 - Switchgear 32 1,473 455 MCC and panels 25 1,641 455 Cable 13 2 455 >1 – 5 Open air 102 2 - Switchgear 13-102 0,973 610 Cable 13 2 455 >5 - 15 Open air 13-153 2 - Switchgear 153 0,973 910 Cable 13 2 455
Efek yang dihasilkan arc flash dapat berupa ledakan, radiasi panas, cahaya yang menyilaukan, dan tekanan yang sangat besar. Temperatur dari radiasi panas yang dihasilkan dapat mencapai sekitar 35.000 F [1]. Hal tersebut tentu sangat berbahaya karena menyebabkan kerusakan pada peralatan, luka bakar dan hingga kematian pada orang yang berada dekat dengan ledakan. Oleh karena itu, level energi harus diminimalkan sesuai parameter kategori energi berdasarkan NFPA 70E-2015. Dengan tingkat energi arc flash yang sesuai maka dapat ditentukan Personal Protective Equipment (PPE) bagi pekerja.
B. Perhitungan Energi Arc Flash Sesuai Standard IEEE 1584-2002
Pada metode ini, hal pertama yang diperhitungkan adalah mencari nilai arus arcing fault . Persamaan untuk menghitung dari arus arcing fault tergantung dari besarnya level tegangan bus. PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim menggunakan level tegangan 0,4 kV dan 6 kV, maka persamaan arus arcing fault untuk level tegangan dibawah 1 kV sebagai berikut [2]:
lg 𝐼𝐼 𝑎𝑎 = 𝐾𝐾 + 0,662 lg 𝐼𝐼 𝑏𝑏𝑏𝑏 + 0,0966 𝑉𝑉 + 0,000526 𝐺𝐺 + 0,5588 𝑉𝑉 � lg 𝐼𝐼 𝑏𝑏𝑏𝑏 � − 0,00304 𝐺𝐺� lg 𝐼𝐼 𝑏𝑏𝑏𝑏 � (1)
Sedangkan untuk level tegangan 1 –  15 kV, digunakan persamaan arus arcing fault sebagai berikut:
lg 𝐼𝐼 𝑎𝑎 = 0,00402 + 0,983 lg 𝐼𝐼 𝑏𝑏𝑏𝑏 (2)
Persamaan dari 𝐼𝐼 𝑎𝑎 sebagai berikut:
𝐼𝐼 𝑎𝑎 = 10 lg 𝐼𝐼 𝑎𝑎 (3) Dimana: lg = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 10 𝐼𝐼 𝑎𝑎 = arus arcing (kA) 𝐾𝐾 = konstanta konfig. terbuka = -0,153, konfig. tertutup = -0,097 lg 𝐼𝐼 𝑏𝑏𝑏𝑏 = bolted fault current pada gangguan tiga fasa (kA) 𝑉𝑉 = tegangan sistem (kV)
𝐺𝐺 = jarak celah antar konduktor (mm) Setelah mendapatkan nilai arcing current , dilakukan
perhitungan nilai energi insiden. Dalam perhitungan besar energi normal, menggunakan referensi waktu arcing dengan durasi 0,2 detik dan jarak dari titik arcing ke manusia sebesar 610 mm. Untuk menghitung besarnya energi insiden digunakan persamaan sebagai berikut [3]:
lg 𝐸𝐸 𝑛𝑛 = 𝐾𝐾 1 + 𝐾𝐾 2 + 1,081 lg 𝐼𝐼 𝑎𝑎 + 0,0011 𝐺𝐺 (4) Dimana: 𝐸𝐸 𝑛𝑛 = incident energy normalized untuk waktu dan jarak ( 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 ) 𝐾𝐾 1 = -0,792 untuk konfigurasi terbuka (no enclosure) -0,555 untuk konfigurasi box (enclosed equipment) 𝐾𝐾 2 = 0 sistem underground and -0,113 untuk sistem grounded 𝐺𝐺 = jarak/celah antar konduktor (mm) Untuk mendapatkan nilai G (jarak antar konduktor) dapat dilihat pada Tabel 1. Pada Tabel 1 dijelaskan jarak celah bus pada beberapa peralatan berdasarkan dari IEEE 1584-2002. Selanjutnya, besar energi 𝐸𝐸 𝑛𝑛 dapat diketahui: 𝐸𝐸 𝑛𝑛 =  10 𝑙𝑙𝑙𝑙𝐸𝐸 𝑛𝑛 Setelah nilai 𝐸𝐸 𝑛𝑛 didapatkan, untuk menghitung normalisasi besar insiden energi digunakan persamaan sebagai berikut:
𝐸𝐸 = 4,184 𝐶𝐶 𝑏𝑏 𝐸𝐸 𝑛𝑛 � 𝑡𝑡 0 , 2 � � 610 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝑥𝑥 � (5)
Dimana:
𝐸𝐸 = incident energy ( 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 ) 𝐶𝐶 𝑏𝑏 = faktor perhitungan atau pengali 1,0 untuk tegangan diatas 1kV 1,5 untuk tegangan dibawah 1 kV 𝐸𝐸 𝑛𝑛 = incident energy normalized 𝑡𝑡 = waktu arcing (detik) 𝐷𝐷 = jarak kerja (mm)
𝑥𝑥 = jarak exponent Untuk menghitung level insiden energi busur api, digunakan data parameter-parameter pada Tabel 2 yang dibutuhkan untuk perhitungan insiden energi.
C. Perhitungan Energi Arc Flash Menggunakan Metode Kurva Batasan Energi
Insiden energi menurut IEEE 1584-2002 didefinisikan
Gambar 1. Sistem kelistrikan PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim.
sebagai jumlah energi yang besar di permukaan, pada jarak tertentu dari sumber yang dihasilkan selama terjadinya busur listrik. Untuk menghitung busur api dengan kurva batas energi dibedakan menjadi dua, yaitu pada tegangan kurang dari 15kV dan pada tegangan lebih dari 15kV. Persamaan dapat ditulis sebagai berikut:
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐸𝐸 𝑛𝑛 ( 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑 ) (6)
Nilai 𝐸𝐸 𝑛𝑛 dan t bergantung pada besarnya arus gangguan pada lokasi yang dipertimbangkan dan karakteristik dari peralatan proteksi arus lebih atau bagian yang bertugas mengamankan bus  pada saat gangguan juga akan mempengaruhi t atau lama waktu gangguan arcing. Dimana 𝐴𝐴 1 adalah konstanta, dirumuskan sebagai berikut:
𝐴𝐴 1 = 4,184 𝐶𝐶 𝑓𝑓 0 , 2 � 610 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝑥𝑥 � (7)
Keterangan:
𝐸𝐸 = incident energy ( 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 ) 𝐸𝐸 𝑛𝑛 = incident energy normalized ( 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 ) 𝐶𝐶 𝑏𝑏 = faktor perhitungan 𝐷𝐷 = jarak pekerja dari sumber arc (mm)
𝑥𝑥 = jarak exponent Untuk menggabungkan persamaan (4) dengan persamaan (6), maka konstanta yang ada pada persamaan (4) dapat ditulis ulang sebagai berikut:
𝐴𝐴 2 = 𝐾𝐾 1 + 𝐾𝐾 2 + 0,0011 𝐺𝐺 (8)
𝐴𝐴 2 ′ = 10 𝐴𝐴 2 (9) Keterangan:
𝐾𝐾 1 = -0,792 konfigurasi terbuka -0,555 untuk konfigurasi box 𝐾𝐾 2 = -0,113 sistem grounded 0 untuk sistem ungrounded dan high resistance grounded
𝐺𝐺 = jarak/celah antar konduktor (mm) Dengan menggabungkan persamaan (6) dengan persamaan (4), maka diperoleh persamaan kurva batas energi sebagai berikut:
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 ( 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑 ) (10)
Setelah mendapatkan semua konstanta sesuai konfigurasi dari sistem dan nilai dari insiden energi yang didapatkan berdasarkan kategori PPE, maka persamaan (2.11) dapat digunakan untuk menentukan kurva hubungan arus terhadap waktu yang sesuai dengan level insiden energi yang dipilih.

## D. Flash Protection Boundary
Persamaan untuk perhitungan jarak batas aman perlindungan sesuai IEEE 1584-2002 mengacu pada besarnya insiden energi normalisasi dari arc flash . Namun, metode kurva batas energi tidak didapatkan nilai dari insiden energi serta fault current time. Sehingga, untuk perhitungan dengan metode kurva batas energi menggunakan nilai energi insiden maksimum setiap kategori maka yang diperoleh adalah nilai jarak maksimum untuk setiap kategori. Persamaan level insiden energi ( 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 ) untuk sistem tegangan pada jarak kerja ( 𝐷𝐷 𝑊𝑊𝐷𝐷 ) sebagai berikut:
𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 4,184 𝐶𝐶 𝑏𝑏 𝐸𝐸 𝑛𝑛 � 𝑡𝑡 0 , 2 � � 610 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝑊𝑊𝑊𝑊 𝑥𝑥 � (11)
Untuk persamaan energi insiden ( 𝐸𝐸 𝐵𝐵 ) pada jarak batas busur api ( 𝐷𝐷 𝐵𝐵 ) sebagai berikut:
𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 4,184 𝐶𝐶 𝑏𝑏 𝐸𝐸 𝑛𝑛 � 𝑡𝑡 0 , 2 � � 610 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝐵𝐵 𝑥𝑥 � (12)
Jarak aman tiap kategori PPE dapat dicari dengan
Tabel 3. Data Arus Gangguan Bolted dan FCT No BUS ID Tegangan (kV) Isc Bolted (kA) FCT (sec) 1 SYN A 6 2,074 0,365 2 Bus 752 0,38 7,271 0,550 3 Booster Pump 0,38 7,271 0,350 4 Bus A 0,38 16,288 0,55 5 Bus 1 0,38 16,288 0,350 6 SYN B 6 2,134 0,365 7 Bus 13 0,38 5,600 0,550 8 WTP 1 0,38 5,600 0,350 9 Bus C 0,38 18,628 0,550 10 Bus 5 0,38 18,628 0,350 Tabel 4. Hasil Perhitungan Busur Api Menggunakan Standard IEEE 1584-2002 No BUS ID Arus Arcing (kA) Insiden energy (cal/cm2) Kategori bahaya (level) 1 SYN A 2,068 1,107 0 2 Bus 752 4,227 4,570 2 3 Booster Pump 4,227 2,908 1 4 Bus A 7,911 11,673 3 5 Bus 1 8,324 12,364 3 6 SYN B 2,126 1,141 0 7 Bus 13 3,549 5,960 2 8 WTP 1 3,451 2,335 1 9 Bus C 8,781 13,066 3 10 Bus 5 9,266 13,833 3 Gambar 2. Kurva batasan energi pada level tegangan < 1 kV.
Gambar 3. Kurva batasan energi pada level tegangan 1-15 kV.
menggabungkan persamaan (11) dengan (12):
𝐸𝐸 𝐵𝐵 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝑊𝑊 = � 𝐷𝐷 𝐵𝐵 𝐷𝐷 𝑊𝑊𝑊𝑊 � −𝑥𝑥 (13)
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 𝐷𝐷 𝑊𝑊𝑊𝑊 � 𝐸𝐸𝐵𝐵 𝐸𝐸𝑊𝑊𝑊𝑊 𝑥𝑥 (14)

## III. SISTEM KELISTRIKAN PADA PT. PERTAMINA RU VII SYARIF KASIM
Pada PT. Pertamina RU VII Syraif kasim memiliki 4 buah generator yaitu 2 buah Generator Turbine Gas baru dengan kapasitas 2,25 MW dan 2 buah Diesel Engine Generator dengan kapasitas 1,2 MW. Pada kondisi saat ini, 2 buah Diesel Engine Generator diubah menjadi generator Emergency Power yang digunakan untuk backfeeding ke level tegangan 6 kV pada saat blackstart GTG melalui 2 buah trafo. Pada sistem kelistrikan PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim dalam operasinya dilengkapi dengan beberapa peralatan seperti transformator, relay, circuit breaker yang digunakan untuk masing-masing beban dengan kategori tertentu. Sistem kelistrikan PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim ditunjukkan pada Gambar 1.

## IV. HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Simulasi
Analisa yang dilakukan kali ini adalah untuk mengetahui nilai dari energi insiden arc flash . Selain nilai energi insiden arc flash , dari analisa ini juga didapatkan nilai arcing current , flash protection boundary . Nilai-nilai tersebut digunakan sebagai dasar penentuan Personal Protective Equipment (PPE) yang harus digunakan pekerja ketika menangani gangguan dengan gangguan dengan menggunakan standard NFPA 70E. Tabel 3 menunjukkan beberapa bus yang akan dianalisa dengan data arus gangguan bolted dan fault clearing time .
B. Perhitungan Menggunakan Standard IEEE 1584-2002 Berdasarkan data pada Tabel 3, maka dapat dicari arus arcing, energi normalisasi, energi insiden dan jarak kerja.
Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4. Salah satu contoh rincian perhitungan busur api pada bus SYN A dengan standard IEEE-1584-2002 sebagai berikut: Perhitungan arus arcing (Ia):
lg 𝐼𝐼 𝑎𝑎 = 0,00402 + 0,983 lg 𝐼𝐼 𝑏𝑏𝑏𝑏
lg 𝐼𝐼 𝑎𝑎 = 0,00402 + 0,983 lg (2,074)
𝐼𝐼 𝑎𝑎 = 2,067 𝑑𝑑𝐴𝐴 Perhitungan Insiden Energi (E):
lg 𝐸𝐸 𝑛𝑛 = 𝐾𝐾 1 + 𝐾𝐾 2 + 1,081 lg 𝐼𝐼 𝑎𝑎 + 0,0011 𝐺𝐺
𝐸𝐸 𝑛𝑛 = 10 𝐾𝐾1+𝐾𝐾2+1 , 081 log ( 2 , 067 ) +0 , 0011 𝐺𝐺
𝐸𝐸 𝑛𝑛 = 10 −0 , 555+0+1 , 081 log ( 2 , 067 ) +0 , 0011𝑥𝑥153
𝐸𝐸 𝑛𝑛 = 0,900 𝐽𝐽 𝑐𝑐𝑐𝑐 2
𝐼𝐼𝐼𝐼𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐼𝐼𝑡𝑡 𝐸𝐸𝐼𝐼𝑑𝑑𝐸𝐸𝑙𝑙𝐸𝐸 = 4,184 𝐶𝐶 𝑏𝑏 𝐸𝐸 𝑛𝑛 � 𝑡𝑡 0,2 � � 610 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝑥𝑥 � = 4,184 𝑥𝑥 1 𝑥𝑥 0,900 � 0,365 0,2 � � 610 0 , 973 910 0 , 973 �
𝐼𝐼𝐼𝐼𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐼𝐼𝑡𝑡 𝐸𝐸𝐼𝐼𝑑𝑑𝐸𝐸𝑙𝑙𝐸𝐸 = 4,657 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2
𝐼𝐼𝐼𝐼𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐼𝐼𝑡𝑡 𝐸𝐸𝐼𝐼𝑑𝑑𝐸𝐸𝑙𝑙𝐸𝐸 = 4,657/4,184
𝐼𝐼𝐼𝐼𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝐼𝐼𝑡𝑡 𝐸𝐸𝐼𝐼𝑑𝑑𝐸𝐸𝑙𝑙𝐸𝐸 = 1,113 𝐶𝐶𝑎𝑎𝑙𝑙 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2
Perhitungan jarak batas aman (D):
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = � 4,184 𝐶𝐶 𝑏𝑏 𝐸𝐸 𝑛𝑛 � 𝑡𝑡 0,2 � � 610 𝑥𝑥 𝐸𝐸 𝐵𝐵 � 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝐵𝐵 = � 4,184 𝑥𝑥 1 𝑥𝑥 0,900 � 0,365 0,2 � � 610 0 , 973 5 �
0 , 973
Gambar 5. Rele 9 sebagai pengaman SYN A.
Gambar. 4 Kurva Rele 9 dengan kurva batas energi pada level tegangan 1-15 kV.
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = � 4,184 𝑥𝑥 0,900 𝑥𝑥 1,825 𝑥𝑥 102,6 0 , 973
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 845,82 𝑐𝑐𝑐𝑐 = 0,845 𝑐𝑐
C. Perhitungan Menggunakan Metode Kurva Batasan
Energi
Pada  perhitungan busur api menggunakan metode kurva batasan energi, hal yang harus dilakukan pertama kali adalah mendapatkan kurva garis setiap kategori PPE. Kurva ini menunjukkan hubungan arus – waktu yang dididapatkan dari persamaan yang tetap mengacu pada IEEE 1584-2002. Pada sistem kelistrikan PT. Pertamina RU VII Syarif Kasim terdapat 2 level tegangan yang aka dianalisa yaitu pada level tegangan dibawah 1 kV dan level tegangan 1 – 15 kV.
1) Penentuan Kurva Batasan Energi Pada Level Tegangan < 1 kV
𝐴𝐴 1 = 4,184 𝐶𝐶 𝑏𝑏 0,2 � 610 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝑥𝑥 � 𝐴𝐴 1 = 4,184 1,5 0,2 � 610 1 , 473 610 1 , 473 �
𝐴𝐴 1 = 31,38 𝐴𝐴 2 = 𝐾𝐾 1 + 𝐾𝐾 2 + 0,0011 𝐺𝐺 𝐴𝐴 2 = − 0,555 + 0 + (0,0011 𝑥𝑥 32) 𝐴𝐴 2 = − 0,5198 𝐴𝐴 2 ′ = 10 𝐴𝐴 2 𝐴𝐴 2 ′ = 10 −0 , 5198 𝐴𝐴 2 ′ = 0,30213428
Berdasarkan Tabel 4 70E-2015 untuk PPE kategori 0 nilai 𝐸𝐸 = 5,0208 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 , maka persamaannya
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 =
5,0208
31,38 𝑥𝑥 0,30213428 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 0,5295 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 1 nilai 𝐸𝐸 = 16,736 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 16,736 31,38 𝑥𝑥 0,30213428 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 1,7652 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 2 nilai 𝐸𝐸 = 33,472 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 33,472 31,38 𝑥𝑥 0,30213428 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 3,5304 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 3 nilai 𝐸𝐸 = 104,6 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 104,6 31,38 𝑥𝑥 0,30213428 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 11,0326 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 4 nilai 𝐸𝐸 = 167,36 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 167,36 31,38 𝑥𝑥 0,30213428 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 17,6521 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Dari persamaan hubungan arus terhadap waktu tersebut diubah menjadi kurva garis pada Gambar 2.
2) Penentuan Kurva Batasan Energi Pada Level Tegangan 1 – 15 kV
𝐴𝐴 1 = 4,184 𝐶𝐶 𝑏𝑏 0,2 � 610 𝑥𝑥 𝐷𝐷 𝑥𝑥 � 𝐴𝐴 1 = 4,184 1 0,2 � 610 0 , 973
910 0 , 973 �
𝐴𝐴 1 = 14,1755636
𝐴𝐴 2 = 𝐾𝐾 1 + 𝐾𝐾 2 + 0,0011 𝐺𝐺
𝐴𝐴 2 = − 0,555 + 0 + (0,0011 𝑥𝑥 153)
𝐴𝐴 2 = − 0,3867
𝐴𝐴 2 ′ = 10 𝐴𝐴 2
𝐴𝐴 2 ′ = 10 −0 , 3867

## 𝐴𝐴 2 ′ = 0,410488
Berdasarkan Tabel 4 70E-2015 untuk PPE kategori 0 nilai 𝐸𝐸 = 5,0208 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 , maka persamaannya
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 5,0208 14,1755636 𝑥𝑥 0,410488 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 0,8628 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 1 nilai 𝐸𝐸 = 16,736 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 16,736 14,1755636 𝑥𝑥 0,410488 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 2,8761 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 2 nilai 𝐸𝐸 = 33,472 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 33,472 14,1755636 𝑥𝑥 0,410488 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 5,7519 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 3 nilai 𝐸𝐸 = 104,6 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081 𝑡𝑡 = 104,6 14,1755636 𝑥𝑥 0,410488 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 17,9759 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Untuk PPE kategori 4 nilai 𝐸𝐸 = 167,36 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 maka,
𝑡𝑡 = 𝐸𝐸 𝐴𝐴 1 𝐴𝐴 2 ′ 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 167,36 14,1755636 𝑥𝑥 0,410488 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
𝑡𝑡 = 28,7614 𝑥𝑥 𝐼𝐼 𝑎𝑎 1 , 081
Dari persamaan hubungan arus terhadap waktu tersebut diubah menjadi kurva garis pada Gambar 3.

## 3) Penentuan Jarak Batas Aman Perlindungan
Untuk switchgear dibawah 1 kV, perhitungan jarak aman batas perlindungan PPE kategori 0, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 5,0208 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 : 𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 610 � 5,0208 5,0208 1 , 473 = 0,610 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 1, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 16,736 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 610 � 5,0208 16,736 1 , 473 = 1,381 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 2, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 33,472 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 610 � 5,0208 33,472 1 , 473 = 2,211 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 3, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 104,6 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 610 � 5,0208 104,6
1 , 473 = 4,793 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 4, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 167,36 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 610 � 5,0208 167,36
Untuk switchgear 1-15 kV, perhitungan jarak aman batas perlindungan PPE kategori 0, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 5,0208 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 910 � 5,0208 5,0208 0 , 973 = 0,910 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 1, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 16,736 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 910 � 5,0208 16,736 0 , 973 = 3,136 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 2, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 33,472 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 910 � 5,0208 33,472 0 , 973 = 6,395 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 3, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 104,6 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 910 � 5,0208 104,6 0 , 973 = 20,625 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸
Untuk PPE kategori 4, 𝐸𝐸 𝑊𝑊𝐷𝐷 = 167,36 𝐽𝐽 / 𝑐𝑐𝑐𝑐 2 :
𝐷𝐷 𝐵𝐵 = 910 � 5,0208 167,36 0 , 973 = 33,433 𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝐸𝐸

## 4) Penentuan Kategori PPE Menggunakan Kurva Batasan Energi Pada Bus SYN A
Pada bus SYN A, rele yang digunakan sebagai referensi kurva batasan energi adalah rele 9 untuk mengamankan gangguan yang muncul pada bus ini  (Gambar 4). Analisis penentuan kategori PPE yang digunakan pada bus SYN A dapat dilihat pada Gambar 4.
Pada bus SYN A dengan tegangan bus sebesar 6 kV digunakan kurva batasan energi 1-15 kV. Pada plotting kurva Gambar 5, terlihat bahwa kurva rele sebagian besar berada dibawah kurva batas kategori 0. Kemudian, dilakukan pengecekan untuk nilai 85% hingga 100% arus arcing. Didapatkan kondisi maksimum dengan nilai arus maksimum 100% sebesar 2,068 kA dan berlangsung selama 0,365 detik. Sehingga, kategori PPE yang harus digunakan adalah PPE kategori 0 dikarenakan gangguan tersebut berada dibawah kurva batas kategori 0 dengan jarak batas aman adalah 0,910 meter.

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi, perhitungan dan analisis data yang telah dilakukan pada tugas akhir, maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu: (1) Penggunaan metode kurva batasan energi dapat mempersingkat waktu perhitungan analisa busur api untuk penentuan kategori PPE pada sistem kelistrikan yang terdapat banyak bus. (2) Hasil perhitungan manual dengan metode IEEE 1584-2002 dan metode kurva batasan energi yang telah dilakukan, didapatkan hasil kategori PPE pada tiap metode menunjukkan  hasil yang sama, sehingga metode kurva batasan energi dapat menentukan kategori PPE dengan tepat. (3) Terdapat perbedaan hasil perhitungan jarak batas aman antara metode IEEE 1584-2002 dengan metode kurva batasan energi, dikarenakan metode kurva batasan energi tidak
memperhitungkan nilai energi insiden dan fault clearing time pada tiap bus. Nilai jarak aman yang diberikan untuk metode kurva batasan energi adalah nilai maksimal dari masing- masing kategori yang telah ditentukan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  J. Situngkir, A. Priyadi, and M. Pujiantara, “Analisa arc flash pada
sistem tegangan menengah di PT. Semen Padang dengan menggunakan metode perhitungan yang dimodifikasi,” J. Tek. ITS , vol. 5, no. 2, pp. B257--B264, 2016, doi: 10.12962/j23373539.v5i2.16167.
[2]  A. C. Parsons, W. B. Leuschner, and K. X. Jiang, “Simplified arc-flash hazard analysis using energy boundary curves,” IEEE Trans. Ind. Appl. , vol. 44, no. 6, pp. 1879–1885, 2008, doi: 10.1109/TIA.2008.2006310.
[3]  M. Zeller and G. Scheer, “Add Trip Security to Arc-Flash Detection for Safety and Reliability,” in 2009 Power Systems Conference , 2009, pp. 1–8. doi: 10.1109/PSAMP.2009.5262324.